電流與電路

內電阻

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內電阻是藏在電池或其他電源「內部」的電阻,是電荷通過電源本身時感受到的摩擦。沒有一顆真實電池是完美的幫浦;它自己的化學物質和電極在電荷通過時會稍稍抵抗電流。它回答一個非常實際的問題:為什麼你一要求電池供應大電流,它就好像「垮下來」、輸出的電壓變少?

精確地說,內電阻 r 被模型化為一個串聯在理想電源內部的小電阻。當電流 I 流過時,這個內電阻上會降掉 I 乘以 r 的電壓,這部分能量在電池內部化為熱而損失,並沒有送給電路。因此放電時電源實際提供的端電壓為 V = EMF - I r。電流越大,這個內部壓降就越大,這正是重負載會把端電壓拉低的原因。

內電阻正是電池使用時會發熱的原因,也解釋了為什麼一顆快沒電的電池在空載時仍能顯示不錯的電壓、一接上負載就崩潰,以及為什麼有些電池能瞬間放出大電流(內電阻低)而有些不行。一顆全新的 AA 電池內電阻可能是零點幾歐姆;汽車電池則被設計成內電阻極低,好倒出數百安培來發動引擎。一個誠實的提醒:內電阻並非完全固定,它會隨電池老化、放電或變冷而增大,這正是老舊或冰冷的電池在負載下吃力的原因。

一顆電動勢 12 V、內電阻 r = 0.5 歐姆的電池供應 4 A 的電流。內部壓降為 I r = 4 x 0.5 = 2 V,所以在供應該電流時,它的端電壓降到 V = 12 - 2 = 10 V。

電流越大,內電阻吃掉的輸出電壓就越多。

內電阻正是電池在負載下端電壓下垂、以及會發熱的原因。它不是固定的:電池老化、放電或變冷時,內電阻都會上升。

又称
rsource resistance內阻